通信原理(新4)

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1、第4章信道第4章的主要内容有以下几个1.信道定义及模型;2.恒参信道特性及对信号传输的影响;3.随参信道特性及对信号传输的影响;4.信道的加性噪声;5.信道的容量。4.1无线信道无线信道中信号的传输是利用电磁波在空间的来实现的。原则上，任何频率的电磁波都可以产生，但考虑到设计和传输方便用中、高和超高频，即300KHZ以上的电磁波。1.电磁波的传输电磁波的传输分为地波、天波（电离层反射波）和视线传播三种。（1）频率较低（大约2MHZ以下）的电磁波趋于沿弯曲的地球表面传播，有一定的绕射能力。这种传播方式

2、称为地波传播，在低频和甚低频段能传播超过数百千米或数千米。如图4-1。（2）频率较高（2~30MHZ）的电磁波称为高频电磁波，它能够被电离层反射。地面发射天线接收天线传播路径离地面高60~400Km的大气层称为电离层。它分为D、E、F1、F2四层。由于D层和F1层在夜晚几乎完全消失，故经常存在的是E层和F2层。D层最低，离地面60~80Km的高度；它对电磁波吸收和衰减作用，随频率增高衰减作用减少。频率较高的电磁波能穿过D层。E层离地面100~120Km。它的电离浓度在白天很大，能够反射电磁波。F层白

3、天分离为F1和F2。F1层的高度在200Km，F2层的高度在250~400Km，晚上合并为一层。反射高频电磁波的主要是F层。（3）天波传播利用电离层反射的传播方式。如图4-2。靠电离层反射一次反射约4000Km。多次反射，电磁波可以传播10000Km以上。（4）视线传播①无线电视传播——超短波、微波波段内工作，电磁波基本上沿视线传播，通信距离靠中继方式延伸。相邻中继站间距一般在40~50Km。如图4-3。要想增大地面的传播距离就提升天线的高度。证明如下，由图可知：4000km发射天线传播途径ddhr

4、rD接收天线或设D为两天线间的距离，则有将地球半经r=6370Km的数据代入后，得②无线电中继传播传播的距离更远些就用中继传播方式。如图4-4。中继的功能是，对传输的信号地球进行能量补充和整形。特点：容量大、发射功率小、稳定可靠、节省有色金属等优点。轨道在赤道平面上的人造卫星，当它离地面高度为35800Km时，绕地球运行一周的时间恰为24h。这种卫星称为同步通信卫星，使用它作为中继站，可以实现地球上18000Km范围内的多点之间的联接。如图4-5.上行是地球站至卫星的电波传播路径，下行是卫星至地球站

5、的电波传播路径。这种传播的特点是：容量大、传输稳定可靠、传输距离远、覆盖面广等优点。（5）卫星通信（6）对流层散射信道是一种超视距的传播信道，其一跳的传播距离约为100~600Km,可工作在超短波和微波波段。传播可靠性可达99.9%。离地面10~12Km以下的大气层称为对流层。在对流层中,由于大气湍流运动等原因产生了不均匀性,故引起电波的散射。如图4-7所示。如图ABCD所表示的是收1站2站RdCBADθ0发天线共同照射区，称为散射体积（区域），其中包含许多不均匀气团。每个气团都是一个二次辐射源。对

6、流层散射进行通信的频率范围主要在100~4000MHz。4.2有线信道有线信道有，明线、对称电缆、同轴电缆、光缆、光纤等。1.明线明线是指平行而相互绝缘的架空裸线线路。与电缆相比，它的优点传输损耗低。但它容易受气候和天气的影响，并且对外界噪声干扰敏感。目前，已逐渐被电缆所代替。2.对称电缆对称电缆是在同一保护套内有许多对相互绝缘的双导线的传输媒质。导线材料是铝或铜，直径为0.4~1.4mm。为了减少各线之间的相互干扰，每一对线都拧成扭绞状。如图4-9。由于这些结构上的特点，故电缆的传输损耗比明线大的

7、多，但其传输特性比较稳定。不受干扰，干扰小。同轴电缆结构图(单根)在P69有图4-10（下图）。图中同轴电缆由同轴的两个导体构成，外导体是一个圆柱形的空管（在可弯曲的同轴电缆中，它可以由金属丝编织几根同轴线管往往套一个大的保护套内，下图所示，其中，还装入一些二芯扭绞线或四芯线组，作为传3.同轴电缆而成），内导体是金属线（芯线）。它们之间填充着介质，电介质可能是塑料，也可能是空气。在采用空气绝缘的情况下，内导体依靠有一定间距的绝缘子来定位。输控制信号之用。同轴线的外导体是接地的，由于它起屏蔽作用。故外

8、界噪声很少进入其内部。对称电缆传输损耗较大；特性稳定，价格便宜，安装容易等。同轴电缆抗干扰性能好以光导纤维（简称光纤）为传输媒质，光波为载波的光纤信道，可望提供极大的传输容量。光纤这一新的4.光纤信道传输媒质具有损耗低、频带宽、容量大、线经细、重量轻、可弯曲半径小，不怕腐蚀、节省有色金属以及不受电磁波干扰等优点。（1）光纤信道模型光纤信道的简化方框图为下图所示。它有光源，光纤线路及光电探测器等三个基本部分构成，光源是光载波的发生器，目前广泛应用半导体发光二极管(LED